套管井下压力光纤光栅测量方法研究

针对机械类压力传感器和电类压力传感器存在的各种缺陷而无法实现井下压力的实时永久性监测问题,提出了一种基于光纤光栅的压力测量方法。根据井下复杂的环境,在常见的聚合物、弹簧管和膜片式等压力转换弹性体结构的基础上,提出了一种适合井下压力测量的薄壁圆筒与等强度梁组合式压力转换结构,随后分析了光纤光栅压力检测原理,对光纤光栅压力传感检测特性进行了仿真分析并搭建试验平台进行了压力特性试验研究。试验分析结果表明:设计的光纤光栅压力传感器具有良好的静态特性。该压力传感器为解决井下压力实时永久性监测提供了一种新方法。     

基于蓝宝石光纤探针的油气水三相流含气率测量方法

为解决生产测井中油气水三相流含气率测量问题,设计并实现了一种蓝宝石光纤探针含气率测量仪。该仪器主要由伞式集流器、不锈钢套筒、光纤探针阵列及仪器整体驱动电路等组成。其中光纤探针阵列采用四光纤探针结构,各光纤探针均采用蓝宝石光纤作为敏感探头,蓝宝石光纤探针的直径为600μm,探头设计成圆锥形状,其顶端夹角为25°~35°。通过在油气水三相流模拟井测试系统中进行大量试验表明,基于蓝宝石光纤探针含气率测量仪可有效准确测量油气水三相流含气率,并具有简单易行、响应快、灵敏度高等优点,验证了蓝宝石光纤探针在实际工程应用的可行性。     

一种石油井下光纤压力监测仪

本实用新型涉及一种油田石油井下压力测试用的一种石油井下光纤压力监测仪。由光纤、光栅、护管、高温密封材料、压力感应器、传压孔组成;光栅用激光器注入光纤中,在光纤和护管之间用高温密封材料密封连接,压力感应器安装在光栅的底部,在该光纤压力监测仪的圆锥形底部设有传压孔。该监测仪解决了现有技术中存在的测试时受方向、角度和温度的限制,不能井下测试地面直读的问题。本实用新型可广泛应用于石油井下压力测试作业中。     

一种光纤F-P腔压力与温度测量系统

与光纤光栅传感器相比,光纤F-P传感器具有长期稳定性好、应变-温度交叉灵敏度极小且制作工艺相对简单,设备造价低等优点。与传统的电-机械类传感器相比,光纤传感测量具有长期稳定性好、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、重量轻、体积小以及较高的灵敏度和分辨率等优点。     

本期导读

<正>研究探讨RESEACHDISCUSSION为保障海洋平台服役安全,必须对结构构件进行安全检测。由于海上检测环境极其恶劣,传统检测元件往往存在灵敏度低、稳定性差、工作寿命短等缺点,而光纤光栅则可以弥补这些不足,逐渐成为结构检测的首选材料。中国石油集团工程技术研究院海洋工程研究所曹文冉等基于光纤光栅传感器的工作原理搭建了海洋平台光纤光栅传感检测系统,通过合理布置测点对导管架模型进行静载变形检测实验,提出利用桩腿应变总和与竖向静载的关系曲线对平台超载隐患进行安全预警的方法。研究表明:该方法具有检测精度高、稳定性较好和传输距离远等优点,更能满足海洋平台健康检测的技术要求。     

基于弱光栅阵列相位载波解调的分布式井中地震勘探技术研究

分布式光纤声波传感被认为是现有油气资源勘探中最有应用前景的技术,但传统光纤分布式地震勘探利用的光纤本征瑞利散射存在强度随机涨落、偏振衰落等问题,导致解调声场不稳定,系统噪声较高。利用在光纤中插入大量反射率不足1/1 000的全同弱光栅阵列替代瑞利散射,使后向光稳定性显著增强,并采用相位载波解调实现了光纤分布式声波传感(distributed fiber acoustic sensor, DAS)系统噪声的压制。实验室测试结果表明,基于全同弱光栅阵列相位载波解调的DAS系统频响范围可达0.1～320.0 Hz,本底噪声平均约为■,满足了地震检波的需求。现场井中VSP地震资料采集实验表明,全同弱光栅阵列采集到的地震数据信噪比约为传统单模光纤分布式采集数据信噪比的2.5～3.0倍,VSP资料质量有显著提升,为下一代新型光纤分布式地震勘探技术提供了一种有效解决方案。     

油气管道安全预警技术性能评估与分析

国内管道事故时有发生,严重威胁人们的生命财产安全,因此管道安全预警技术研究越来越受重视。为了实现油气管道长距离安全预警,维护管道安全运行,根据敷设方式、传感介质、光学原理以及组成结构的不同,提出了4种光纤传感类管道安全预警系统,即MachZehnder型、Sagnac型、Bragg型和Φ-OTDR型。从光纤数量、工作原理、最大监测距离、检测灵敏度和使用情况等方面进行各项性能指标对比,总结出不同类型的预警技术特点。使用效果分析表明,Φ-OTDR型预警系统性价比最高,只需要1芯光纤,单套系统监测最大距离长,并且对微弱振动信号也有较高的检测灵敏度,应用效果好,研究成果在油气长输管道安全预警与防护方面具有较高的参考价值。     

光纤陀螺技术在油气管道变形检测中的应用

大型输油、输气管道的变形和应力检测,特别是水下敷设的长距离大型管道的变形和应力检测,一直是困扰管道安全运行的一个难点.光纤陀螺作为一种新型的角度敏感元件,已经广泛成为航天、航空、航海等诸多领域中最具有发展前景的惯性测量部件.文章介绍了光纤陀螺技术的发展现状,并结合光纤陀螺用于形变测量的原理,探讨了光纤陀螺对管道进行连续形变检测的方法,给出了形变测量研究的实验方案及其数据处理方案.     

井下永久式光纤温度-压力测试技术研究

传统的电子类传感器无法在井下恶劣环境下工作,而光纤传感器对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件。为此,研究了井下永久式光纤温度-压力测试技术,并配套研制了井下光纤测试系统。该测试系统由光纤光栅传感器、井下光缆、光缆连接器及光电解调仪4大部分组成。系统适应井下高温(200℃)高压(50 MPa)环境,具有温度双补偿功能,测试精度(0.08%),性能稳定,寿命长。胜利油田4井次的现场试验表明,井下永久式光纤温度-压力测试系统测得的井底压力、温度曲线能够实时反映注水工作制度的细微变化,压力曲线与井口计量表压力变化曲线一致,测试灵敏度及精度完全达到设计要求。     

编码式光纤光栅钻机井架应力监测系统

在阐述编码式光纤光栅分布式大容量检测方法的基础上,介绍了以编码式光纤光栅作探头的钻机井架应力监测系统。系统由2个不同的宽带光源、耦合器、双光栅传感阵列、解调器和数据处理系统组成,采用双波长编码技术,对检测点的位置和应力、应变同时进行编码测量。对某钻机井架的实际应力监测表明,这种监测系统具有准确度高、稳定性好、检测容量大以及能实时在线监测等特点。     

多通道油位测量系统

1．系统组成和工作原理 光纤传感器具有灵敏度高、动态范围大、抗干扰、抗化学腐蚀以及防燃防爆等优点，特别适合于石油化工行业等特殊环境中物理量的测量。多传感器罐体油位测量系统包括信号发生器、光纤传感器（探头）、光学复用器、信号接收与解调电路、单片机系统和上位PC机系统等。在系统中，选用光纤作为测量传感器，用光学网络作为传送媒体；通过光学复用器一方面可以分配不同的被测量罐体或被测点，     

基于分布式光纤测温系统的油罐监测技术研究

油罐区光纤光栅测温系统在长时间使用过程中存在光纤易损、温度漂移等现象,不能实现储罐的本质安全。针对该问题,应用分布式光纤测温系统,从系统原理、总体设计以及现场布置等方面介绍了该探测技术,该探测技术克服了点式光纤光栅测温系统存在的误报率高、维护困难等问题,对今后油罐区的消防安全有借鉴意义。     

光纤光栅感温火灾报警系统在石化行业的应用

光纤光栅感温火灾报警系统是一种新型的火灾报警系统,它具有可靠性高、不受电磁干扰等优点,特别是在对防火防爆要求非常高的石化行业,它的无电检测、光信号传输完全消除了不安全的因素,为易燃易爆场所提供了安全可靠的火灾报警系统。     

一种新型光纤光栅感温火灾探测系统的研制及应用

光纤传感技术是一种新型的传感技术，目前已受到国内外广泛重视而得到高速发展。光纤光栅感温火灾探测系统具有高精度、高可靠性、不受电磁干扰等优点，特别是在防火防爆要求非常高的石油、天燃气管道、化工、电力、仓储、军工、核工业等场所领域，它的无电检测、光信号传输完全消除了不安全的因素，为易燃易爆场所提供了安全可靠的感温火灾探测系统。     

光纤光栅检测非均匀壁厚圆管应变的实验研究

根据光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理,提出了一种基于光纤布拉格光栅技术的无损检测管柱应变的方法。设计制作了模拟管,模拟管的一侧壁薄,另一侧壁厚;将2个中心波长不同的光栅粘贴在管的这2个区域;实验测定了两光栅反射波长随压力变化的特性。结果表明,布拉格反射波中心波长漂移随压力变化呈良好的线性关系,壁薄处FBG的反射波长偏移量比壁厚处反射波长偏移量大,即壁薄处应变大。该方法不仅可检测非均匀壁厚圆管的应变,还可以检测其他复杂结构的应变,并可以用在恶劣环境,实现实时检测。     

一种新型智能光纤传感器的研制与应用

光纤传感技术是一种新型的传感技术，目前已受到国内外广泛重视而得到高速发展。光纤液位变送器具有高精度、高可靠性，不受电磁干扰等优点，特别是在防爆要求非常高的油气集输领域，它的无电检测、光信号传输完全消除了不安全的因素，为易燃易爆场所提供了安全可靠的检测仪器。     

基于光纤光栅应变传感器的油气管道腐蚀监测

基于光纤光栅传感技术的优良特性,提出了一种通过应用光纤光栅传感器测量管道环向应变来探测管道腐蚀的新方法,该方法采用了一种新型的FBG应变传感器,与传统的FBG传感器相比具有测量整个环向应变、延长传感器使用寿命、与管道外壁贴合紧密、无需破坏管道、可重复使用等优点。介绍了基于新型FBG应变传感器的监测管道腐蚀的原理,将FBG应变传感器分别安装在PVC管道和钢管道上进行了验证性的试验,并用SAP2000进行模型的数值模拟分析。结果表明FBG应变传感器可以准确地监测到管道环向应变的变化,对由于不同腐蚀程度引起的环向应变非常敏感,FBG应变传感器在管道腐蚀监测领域有着广阔的应用前景。     

基于动态压力信号的管道泄漏特征提取方法研究

动态压力变送器能直接测量管道压力的动态变化,因而比基于普通压力变送器的管道泄漏检测具有更高的灵敏度。研制了一种应用于长输油气管道泄漏检测的动态压力变送器,并介绍了其结构组成和工作原理。用动态压力变送器获取了管道的动态压力信号,利用经验模态分解的方法将信号分解为多个固有模态函数（IMF）之和,选择主要的IMF分量进行归一化峭度分析,从而提取信号的特征向量。现场应用实例表明,该方法能够有效地对管道泄漏和调泵调阀等事件进行特征信号提取。     

寻找油气藏的放射性方法技术及应用

通过近几年的研究，寻找油气藏的放射性方法技术取得了较大进展。在数据采集技术方面，以γ能谱测量和电离室α杯法为主，采用自行研制的微机化仪器开展高灵敏度、高精度、多参数数据采集，可以快速提供多种参数。在数据处理研究中，以地面放射性测量工作站为基础，利用成图成像、人机交互处理与解释等技术，初步形成了油气藏上方放射性测量数据的预处理和异常分离方法。应用上述方法技术，在四川进行了放射性方法找油气的试验，预测了产油气有利区，初步取得了成功。实践证明，放射性方法是一种简便、快速、经济、实用、安全的找油气方法，其推广应用可望取得良好的经济效益。     

分布式光纤测温系统及其在石油测井中的应用

文章介绍了分布式光纤测温系统进行井温测量的方法 ,该系统是一种实时测量空间温度场分布的光纤传感系统。该系统中光纤既是传输媒体 ,是传感媒体。文章讨论了系统的工作原理、测量模型以及系统构成。该系统具有良好的测温精度和空间分辨率 ,可以在不影响温度场原始分布的情况下实现实时多点快速测量